[发明专利]一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法

说明书

本发明涉及氧化锌技术领域，具体涉及一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，包括以六水合硝酸锌、乙二胺四乙酸和六次甲基四胺为原料沉淀法制备空心壳体纳米氧化锌，然后再使用等离子处理设备对空心壳体纳米氧化锌进行表面处理，再将其投入聚乙二醇和甲苯磺酸制备的混合中改性，得到改性后的心壳体纳米氧化锌；本发明制备的氧化锌在橡胶轮胎的生产过程中，只需要加入重量为55~60%的普通纳米氧化锌即可使橡胶轮胎具有相同的力学性质，能够极大减少橡胶轮胎中氧化锌的使用量，更符合现在绿色环保的口号。

技术领域

本发明涉及氧化锌技术领域，具体涉及一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法。

背景技术

氧化锌在橡胶行业中是最常用的硫化活性剂，其不仅能够加快硫化速度，还能提高橡胶的交联度，是橡胶助剂的重要品种之一。因此，氧化锌是橡胶轮胎中最常见的添加剂，其能够提高橡胶轮胎的导热性能、耐磨性能、抗撕裂性能以及拉伸强度等各种性能。但是在锌作为重金属，在轮胎的使用、报废堆放和回收处理过程中，氧化锌的释放会对人体健康和环境, 尤其对水生生物造成不利影响。为此国际环保组织已经呼吁橡胶轮胎行业减小氧化锌用量，但如果减少橡胶轮胎中氧化锌的含量，必然会引起橡胶轮胎各种性能的下降。

目前，为保证在减小橡胶轮胎中的氧化锌用量的同时不影响橡胶轮胎的各项性能，人们主要使用以下两种改进方法：一种是使用其他有效的硫化活性剂代替氧化锌加入橡胶轮胎中；另一种是提高氧化锌的活性，如减小氧化锌粒子粒径、增大比表面积，对氧化锌进行活性处理。经过实验发现，其他有效的硫化活性剂只能增强橡胶轮胎的一种性能，无法有效同时提升其各项性能，而提高氧化锌的活性，虽然能够降低氧化锌在橡胶轮胎中的用量，但是氧化锌的减少量相对较少，无法达到明显减少氧化锌用量的效果。因此，针对现有氧化锌在橡胶轮胎中使用时含量较多，且无法在减少氧化锌使用量的同时保证橡胶轮胎的各项性能的问题，发明一种能有效解决上述问题的氧化锌是一项有待解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是设计了一种空心壳体纳米氧化锌，然后对其进一步改性，使得改性后的空心壳体纳米氧化锌代替市场上普通的氧化锌加入橡胶轮胎中，在不降低橡胶轮胎各项性能的同时，较大减少氧化锌的用量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌的生产方法，包括以下步骤：

1）空心壳体纳米氧化锌制备：

a. 取重量份数为16~20份的六水合硝酸锌粉末溶于其重量5~8倍的去离子水中，然后再加入22~25份乙二胺四乙酸，升温至70~75℃时搅拌至全部溶解，得到溶液A，备用；

b. 再将重量份数为12~16份的六次甲基四胺放入其重量4~6倍的去离子水中，搅拌10~20min全部溶解，得到溶液B，备用；

c. 将上述制备的溶液A与溶液B投入反应釜中，然后升温至90~95℃充分反应3~5h后，抽滤得到白色沉淀，然后再用去离子水反复冲洗2~3遍后烘干即得空心壳体纳米氧化锌；

2）空心壳体纳米氧化锌表面改性：

a. 将步骤1）中制备的空心壳体纳米氧化锌均匀平铺在金属基板上，然后送入等离子处理设备中，并控制喷头与空心壳体纳米氧化锌的距离为3~5mm，降压至20~50Pa后处理30~40s；

b. 取重量份数为6~8份的甲苯磺酸放入其重量8~10倍的聚乙二醇中，升温至55~60℃，然后再向其中加入18~26份的经上述等离子处理的空心壳体纳米氧化锌，以600~720r/min的转速搅拌6~10h，得聚乙二醇浑浊液；

c. 将上述聚乙二醇浑浊液静置0.5~1h，再过滤得白色沉淀，然后使用去离子水将白色沉淀洗涤10~15min，最后用去离子水冲洗2~3遍后烘干即得橡胶轮胎用空心壳体纳米氧化锌。